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本文采用环氧开环法将棕榈油转化为高羟基值的棕榈油基多元醇,将该多元醇与异氰酸酯混匀后,喷涂在转鼓内尿素颗粒的表面,受热固化成膜得到绿色环保型棕榈油基聚氨酯控释肥料。由于棕榈油基聚氨酯膜材具有亲水性、多孔性、松散性等特征,易造成该包膜控释肥料养分释放过快、难以精确控释等缺点。针对这些不足,本文使用丙烯腈对棕榈油基聚氨酯膜材进行改性,通过交联形成网络互穿结构,制备出控释性能良好的新型弹性聚氨酯包膜肥料,通过红外光谱、核磁共振、热重分析、扫描电镜、养分释放、膜壳弹性等一系列测试手段表征了棕榈油改性产物、普通棕榈油基聚氨酯膜材和改性生物基聚氨酯膜材,以及通过盆栽试验评价和测试了改性棕榈油基弹性聚氨酯包膜控释肥不同用量、不同施肥位置对玉米生长发育的影响,主要结果和结论如下: (1)通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和红外光谱对棕榈油、环氧棕榈油、棕榈油基多元醇进行表征,结果表明采用环氧开环法成功的将棕榈油转化为棕榈油基多元醇,其中利用过氧乙酸对棕榈油进行环氧化、利用甲醇对环氧棕榈油进行羟基化效果最优,获得羟值为461.95mg g-1的棕榈油基多元醇。 (2)通过扫描电镜和水接触角仪器观察了棕榈油基聚氨酯包膜控释肥料(PCU)和改性棕榈油基弹性聚氨酯包膜控释肥料(ECU)的表面形貌和水接触角,结果显示PCU膜层有许多孔隙,这些孔隙会导致水分快速渗透进膜层内,加快膜内肥料养分的释放;而ECU膜层的表面较PCU更加粗糙(水接触角更大),膜层均一致密。而且,ECU膜材具有弹性,在养分释放过程中能膨胀和收缩,延缓养分释放。这些都表明丙烯腈改性明显改善了膜材性能,提高了膜材致密度、表面粗糙度、疏水性和弹性。 (3)对比PCU和ECU的释放曲线,发现PCU的氮(N)初始释放率在15%以上,而ECU初始释放率低于5%,有效改善了PCU前期养分大量释放的缺点。此外ECU养分释放周期达到80天,相对于PCU延长了60%。并且ECU养分释放曲线有两个平台期,养分释放先平稳,后加速,再延缓,释放曲线呈现“S”型,这更符合作物生长过程中的需肥规律,进一步表明丙烯腈改性后有效延长了养分释放周期,提高了养分控释性能。 (4)玉米盆栽试验研究了不同肥料用量、不同施肥位置对玉米生长影响。在相同施肥量条件下,ECU比普通尿素增产20%-40%;即使ECU减少施N量20%、30%后,也比常规用量的尿素处理分别增产31.85%、33.95%;在不同施肥位置相同施肥量条件下,施肥水平位置一侧距离种子10cm,竖直深度距离种子15cm,玉米产量最高,氮素利用率最高。